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基于精益生产的ERP与MES系统集成研究


本文通过对公司的生产特点进行详细的剖析,针对公司ERP系统和各生产厂MES系统的实施,从生产指挥部生产计划下达、生产厂接收计划、库房限额发料、生产厂投料和完工入库等流程进行分析,从而实现了基于精益生产的ERP系统与MES系统集成技术。

一、引言

    近几年来,伴随着全球经济一体化进程的不断加快,IT技术的飞速发展,Internet/Intranet技术和电子商务的广泛应用,制造业信息化已成为全球化的发展趋势。以ERP、MES为代表的管理数字化是制造业信息化技术特点的重要体现,也是我国制造业信息化工程的重要方面。ERP系统是基于供需链管理思想,对企业活动中和制造有关的所有资源和过程(包括产、供、销、人、财、物)进行统一的管理,进行上层的生产组织和生产规划,主要用于生产制造阶段和后勤管理。MES系统则是在长远计划的指导下,利用生产现场实时的数据最佳化产品生产过程,减少没有价值的活动,进行有效的车间运营管理的系统。虽然ERP和MES在管理重点上有所不同,但是,由于同一产品制造周期同时涉及ERP和MES两个领域,所以,对ERP和MES进行系统集成应用,对于有效控制产品制造过程,推进精益生产,促进企业的现代化进程具有非常重要的现实意义。

二、定义

    (一)ERP的含义

    企业资源计划(Enterprise Resources Planning,简称ERP)所谓企业资源计划,就是将企业中的各个部门,包括财务、会计、生产、物料管理、质量管理、销售与分销、人力资源管理和供应链管理等,利用计算机网络、数据库和信息集成技术整合、连接在一起,实现企业管理、业务流程、人力物力、基础数据、计算机硬件和软件于一体的企业资源管理。

    (二)MES系统的含义

    制造执行系统(Manufacturing Execution System,简称MES)是通过控制包括物料、设备、人员、质量、工艺、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力,提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度、设备管理、制造物流等功能的方式。从而实现企业实时化的信息系统。

    (三)精益生产的含义

    精益生产,即LP(Lean Production),是一种企业经营战略体系,汇集了后勤保证体系和供应链的核心思想及准时制生产的哲理,用较少的投入生产出能满足客户多方面需求的高质量产品。精益生产就是为了减少投入,降低成本,精益生产要求杜绝浪费、合理利用企业资源,最大限度地消除一切不对产品起增值作用的无效工作。

    (四)精益生产、MES与ERP的关系

    精益生产是一种以最大限度地减少企业生产所占用的资源和降低企业管理和运营成本为主要目标的生产方式,同时它又是一种理念,一种文化。精益生产强调的是一种具体生产方式,这种生产方式能够最大限度减少浪费,在MES系统得以发挥其优势。而ERP则不关心具体的生产方式和物流管理,强调的是为企业管理者提供一种管理工具或平台,使得管理者可以进行科学的决策和控制。如何有效的将管理与实际生产相关联,就必须用到精益生产,如此才可发挥出ERP和MES系统的最大优势。

三、设计思想

    实现MES与ERP的整合,并融入精益生产理念,关键在于业务流程的优化和整合以及对所涉及MES和ERP系统的具体分析以充分发挥各系统的长项。首先,信息系统都是为业务服务的,MES和ERP各自解决一部分业务问题,分别反映一部分业务流程,流程是MES与ERP整合的“黏合剂”,通过流程的整体优化划分出哪些流程在MES中处理、哪些流程在ERP中处理。这需要我们根据企业的实际业务需要,分析所用ERP系统和MES系统的功能特点,对于在两个系统中都可以实现的功能,比较在ERP中实现、在MES中实现、一部分在ERP中实现另一部分在MES中实现这几种方案分别有哪些优点、哪些缺点,然后决定取舍。完善的信息系统集成可创造闭环的计划和生产信息管理。

    (一)业务流程分析

    现就公司生产管理流程作如下分析。

    首先,公司生产指挥部门的总计划员,按项目分别下达生产计划;

    第二步,采购部门负责执行采购计划;

    第三步,由库房对各生产厂进行限额发料;

    第四步,各专业化生产厂执行生产计划,完工入库;

    最后,各专业化生产厂与库房进行结算。

    这样,从计划到完工入库这一系列生产过程就结束了。

    (二)总体设计

    从业务来看,MES与ERP集成需要整合销售(销售订单与生产计划整合)、生产(生产计划与生产执行、生产实绩整合)、质量(质量设计、判定与生产过程整合)、采购(用料需求与采购订单整合)这几个主要的模块,其中主要难点在于销售订单转换为生产计划、质量管理、生产管理等方面。

ERP与MES集成业务模型 

图1 ERP与MES集成业务模型

    通过ERP系统与MES系统集成,实现ERP系统运行生产计划后,将下达的生产计划传递给各MES系统。MES系统接受ERP系统的生产任务,完成任务的细化、生产能力的平衡和生产任务在车间执行的全过程,将执行的过程信息反馈ERP系统。由ERP系统完成对生产任务监控,生产成本统计(工时)。

    1.生产任务发料信息将从ERP系统操作来完成,ERP系统传递开工信息给MES系统。

    2.从ERP系统下达的生产任务按照规定各MES系统将不能对其进行修改,但可以根据ERP系统生产任务进行详细排产,产生明细的班产任务。

    3.ERP系统将生产任务信息导出时需要记录项目号和项目任务号。

    4.在MES系统中需要按照项目号和项目任务号对生产任务相关信息进行跟踪。

    5.MES系统反馈生产任务信息时,需要将项目号和项目任务号同时反馈至ERP系统。

    简言之,ERP-MES系统集成即需实现生产任务监控、限额发料、生产过程执行的信息流在双方系统之间的传递。

    (一)接口技术实现

    ERP系统生产任务状态为下达时,ERP系统接口程序自动将符合条件的生产任务对应到主制车间的生产任务导入接口表中。一般从ERP系统下达的生产任务是生产指挥部的确定后的月份考评指标。

    ERP系统和MES系统生产任务接口主要有:

    1.高级计划运行完成后,由生产指挥部机种计划员在ERP系统中发放生产任务,将生产任务状态变为下达。

    2.下达生产任务导出(月份考核计划):ERP系统将下达状态的生产任务导出到接口表,各MES系统将依据这部分数据进行工厂详细排产。

    3.生产任务投料:MES系统生产任务投料,将信息反馈给ERP系统接口表,反馈的信息要包括生产任务、零件号、批次、数量等,由ERP系统自动完成生产任务投料工作。

    4.生产任务报废:MES系统生产任务数量报废,将信息反馈给ERP系统接口表,反馈的信息要包括生产任务、零件号、批次、数量等,由ERP系统自动完成生产任务报废工作。

    5.生产任务完工:MES系统生产任务完工,将信息反馈给ERP系统接口表,反馈的信息要包括生产任务、零件号、批次、数量(序列号)等,由ERP系统自动完成生产任务完工工作。

    (四)关键点分析

    在实现接口的过程中,需要关注以下两点:

    1.ERP系统和MES系统库存管理规范:@ERP系统将全面管理公司所有库存(包括工装、量具、工艺件等);②公司级库房和分厂二级库之间的转移在ERP系统内管理;③分厂二级库之间的转移在ERP系统内管理;④所有生产投料、生产完工、生产报废等操作必须在ERP系统内实时发生;⑤公司级计划库存运行将基于ERP系统库存进行运行;⑥公司所有出库、入库财务结算将在ERP系统中进行管理。

    2.基础数据统一:包括仓库、货位、物料编码、物料说明、物料计量单位、物料清单、批次、机种(项目号),两个系统的物料编码等必须一一对应。为此公司要求严格执行《企业物资分类编码标准》,在PDM系统没有给出统一数据源之前,基础数据暂时要与ERP系统保持一致,所以,MES系统采用第二编码的方法与ERP物料码一一映射。

四、总结与展望

    精益生产、MES系统与ERP系统并不是矛盾,而是相辅相成的。实施ERP不容易,精益生产和MES系统也不容易,将二者结合,发挥出各自效益和整合优势,更要付出艰苦的努力,但这是制造业发展的必然方向。以精益思想为指导,运用推式方法,实现了ERP系统与MES系统集成,为公司信息系统整合奠定了基础。


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